專利名稱：：熔融鐵合金的脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及除去生鐵水等熔融鐵合金中的硫分的脫硫方法。近年來，隨著對(duì)鋼材高品質(zhì)化需求的提高，強(qiáng)烈希望鋼材的低硫化。將硫除去(以下稱作脫硫)的工藝，大致分為使用魚雷形鐵水罐車或鐵水包的生鐵水階段的脫硫處理，以及在轉(zhuǎn)爐精煉后進(jìn)行的鋼水階段的脫硫處理。近年來，伴隨生鐵水預(yù)處理技術(shù)的發(fā)達(dá)，生鐵水階段的脫硫處理成為主流。在生鐵水階段的脫硫處理中，使用CaO系脫硫劑、Na2O系脫硫劑、Mg系脫硫劑等。從脫硫處理的費(fèi)用或脫硫后渣處理的難易程度等觀點(diǎn)出發(fā)，希望使用CaO系脫硫劑。因此，要求提高使用CaO系脫硫劑的生鐵水的脫硫效率的技術(shù)。歷來，在使用CaO系脫硫劑的生鐵水的脫硫處理時(shí)，在鐵水包內(nèi)進(jìn)行機(jī)械攪拌的脫硫處理。這種脫硫處理是使裝入生鐵水中的攪拌裝置回轉(zhuǎn)，使浴面上添加的脫硫劑卷入生鐵水內(nèi)，藉此以高速而且高效率進(jìn)行脫硫處理。在特開昭55-76005號(hào)公報(bào)中，揭示了在使用機(jī)械攪拌的生鐵水脫硫中，通過攪拌裝置向生鐵水內(nèi)吹入烴氣體，藉此促進(jìn)脫硫反應(yīng)的方法。但是經(jīng)過本發(fā)明人詳細(xì)調(diào)查后判明通過攪拌裝置向生鐵水內(nèi)吹入的烴氣體，由于生鐵水和氣體的密度差而有集中在回轉(zhuǎn)中心的傾向，因此，提高脫硫反應(yīng)效率的效果不充分。此外，必須在攪拌裝置內(nèi)設(shè)置烴氣體的通路，還必須有對(duì)回轉(zhuǎn)體即攪拌裝置供給氣體的特殊配管和接頭等。因此有攪拌裝置和附屬設(shè)備費(fèi)用上升的問題。在特開平8-337807號(hào)公報(bào)中，揭示了在向生鐵水中吹入粉體脫硫劑的同時(shí)，對(duì)生鐵水浴面噴吹還原性氣體，以促進(jìn)脫硫反應(yīng)的方法。但是，由于脫硫劑吹入用噴槍的熔損、或者生鐵或渣對(duì)生鐵水容器的附著情況，使脫硫劑的上浮區(qū)域不一定。因此有難以將還原性氣體準(zhǔn)確噴吹到脫硫劑上浮的區(qū)域的問題。本發(fā)明就是為解決上述問題，其目的在于提供一種在生鐵水等熔融鐵合金的脫硫處理中效率高的脫硫方法。本發(fā)明是一種熔融鐵合金的脫硫方法，在從保持在容器內(nèi)的熔融鐵合金的浴面上向熔融鐵合金中投入脫硫劑的同時(shí)，對(duì)熔融鐵合金進(jìn)行攪拌，其特征在于，向熔融鐵合金的浴面噴吹含有烴氣體的氣體，或者向熔融鐵合金的浴面添加發(fā)生烴氣體的物質(zhì)。此外，本發(fā)明是一種熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，以換算成烴氣體量為每1噸熔融鐵合金3Nl／分以上的數(shù)量噴吹含有烴氣體的氣體。此外，本發(fā)明是一種熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，含有烴氣體的氣體是焦?fàn)t煤氣。此外，本發(fā)明是一種熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，發(fā)生烴氣體的物質(zhì)是重油或煤。此外，本發(fā)明是一種熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，發(fā)生烴氣體的物質(zhì)是以由廢棄物的熱處理或干餾處理制造的碳作為主體的物質(zhì)。此外，本發(fā)明是一種熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，以換算成烴氣體量為每1噸熔融鐵合金發(fā)生3Nl／分以上烴氣體的數(shù)量添加發(fā)生烴氣體的物質(zhì)。圖1是顯示適用于本發(fā)明脫硫方法的裝置的主要部分的斷面圖。圖2是顯示每1噸生鐵水的烴氣體量和脫硫速度的關(guān)系的圖。對(duì)附圖的符號(hào)簡單說明于下1攪拌裝置2噴槍3罩4脫硫劑5容器6熔融鐵合金7氣體圖1是顯示適用于本發(fā)明脫硫方法的裝置主要部分的斷面圖。從保持在容器5內(nèi)的熔融鐵合金6的浴面上投入脫硫劑4，使用浸漬在熔融鐵合金6中的攪拌裝置1進(jìn)行攪拌。與攪拌同時(shí)，由噴槍2向熔敲鐵合金6的浴面噴吹含有烴氣體的氣體7。另外，在圖1中顯示的回轉(zhuǎn)式的攪拌裝置作為攪拌裝置1，但本發(fā)明中并不限定為回轉(zhuǎn)式的攪拌裝置，也可使用以機(jī)械方式攪拌熔融鐵合金6的攪拌裝置。從熔融鐵合金6的浴面上投入的脫硫劑4由攪拌裝置1進(jìn)行攪拌，卷入到熔融鐵合金6中。因而熔融鐵合金6和脫硫劑4的反應(yīng)界面增大，脫硫處理的效率提高。作為脫硫劑4，可使用CaO系脫硫劑、Na2O系脫硫劑、Mg系脫硫劑等，但由脫硫處理的成本或脫硫后渣處理的難易程度等觀點(diǎn)出發(fā)，希望使用CaO系脫硫劑。CaO系脫硫劑的脫硫反應(yīng)一般由下列(1)式表示。(1)式中的[S]及[O]是熔融鐵合金6中的S和O。另外，(1)式中的(CaS)是除去到渣中的CaS。(1)式的脫硫反應(yīng)是還原反應(yīng)，通過使反應(yīng)界面成為還原性氣氛來促進(jìn)脫硫反應(yīng)?！?1)另一方面，烴氣體在約300℃完全分解，發(fā)生氫氣。烴氣體的分解反應(yīng)由下列(2)式表示?！?2)由烴氣體的分解發(fā)生的氫氣，與氣氛氣體中的氧或熔融鐵合金6中的氧反應(yīng)使體系內(nèi)呈還原性氣氛，因此促進(jìn)了脫硫反應(yīng)。氫氣和氧的反應(yīng)由下列(3)式和(4)式表示?！?3)…(4)烴的脫氧反應(yīng)如(5)式所示。(5)式和(4)式中的平衡[O]濃度(5)式一方低。其與H2相比CnHm一方生成自由能高，換言之，C－H的共價(jià)鍵能比H－H的鍵能大。因而，通過使用烴，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)還原性，對(duì)脫硫反應(yīng)是有利的。使用攪拌裝置1機(jī)械攪拌熔融鐵合金6時(shí)，熔融鐵合金6產(chǎn)生如圖1中箭頭所示的流動(dòng)。由于這種流動(dòng)，從熔融鐵合金6的浴面上投入的脫硫劑4卷入熔融鐵合金6中，在熔融鐵合金6內(nèi)循環(huán)，因此與單獨(dú)吹入脫硫劑的場合相比，反應(yīng)效率高。此外，由于熔融鐵合金6的流動(dòng)，其浴面不斷更新，因此當(dāng)向浴面噴吹含有烴氣體的氣體、或向浴面添加發(fā)生烴氣體的物質(zhì)、實(shí)質(zhì)上由烴氣體覆蓋熔融鐵合金6的浴面時(shí)，因熔融鐵合金6浴面的烴促進(jìn)還原反應(yīng)，從而使脫硫劑的反應(yīng)效率提高。噴吹到熔融鐵合金6浴面的含有烴氣體的氣體，不限定為特定的種類。只要是含有丙烷氣體或甲烷氣體等的氣體即可，但優(yōu)選使用在鋼鐵廠的焦?fàn)t中干餾煤時(shí)發(fā)生的焦?fàn)t煤氣。這是由于在焦?fàn)t煤氣中，作為主成分含有多量的H2和CH4向熔融鐵合金6的浴面上添加的發(fā)生烴氣體的物質(zhì)，不限定為特定的種類。只要是在熔融鐵合金6的溫度下發(fā)生烴氣體的物質(zhì)即可，但優(yōu)選使用煤。煤含有由C、H組成的揮發(fā)份為10～40Wt％。該揮發(fā)份在約800℃完全揮發(fā)，因此在向熔融鐵合金6的浴面添加煤時(shí)，揮發(fā)份蒸發(fā)，發(fā)生與焦?fàn)t煤氣同樣成分的氣體。因而在向熔融鐵合金6的浴面添加煤時(shí)，與向熔融鐵合金6的浴面噴吹焦?fàn)t煤氣的場合得到同樣的效果。由環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，也可將以熱處理或干餾處理一般廢棄物、化學(xué)制品廢棄物等產(chǎn)業(yè)廢棄物、都市垃圾等制造的碳作為主體的物質(zhì)作為發(fā)生烴氣體的物質(zhì)使用。這些物質(zhì)含碳量約50Wt％，含有與煤同樣的揮發(fā)份，因此得到與煤同樣的效果。另外，重油也在高溫下發(fā)生烴氣體，因此可作為發(fā)生烴氣體的物質(zhì)使用。此外，本發(fā)明中的熔融鐵合金6不僅以生鐵水，而且以熔融鉻鐵等含高碳鐵合金和鋼水、熔融純鐵等作為對(duì)象。實(shí)施例1進(jìn)行表1所示物質(zhì)的干餾試驗(yàn)，調(diào)查由各物質(zhì)發(fā)生烴氣體的量。將其結(jié)果示于表1。使用容量300噸的鐵水包作為容器5，進(jìn)行生鐵水的脫硫處理。在鐵水包的中心，配設(shè)回轉(zhuǎn)式攪拌裝置作為攪拌裝置1。將脫硫處理的條件示于表2。各物質(zhì)的添加速度，根據(jù)表1所示的烴氣體發(fā)生量，使得每1噸生鐵水烴氣體的添加量為10Nl／分。例如在向浴面噴吹焦?fàn)t煤氣的場合，噴吹速度為4300Nl／分，烴氣體發(fā)生量70vol％，生鐵水為300噸，因此每1噸生鐵水烴氣體噴吹量為4300Nl／分×0．7÷300=10Nl／分在將含烴氣體的氣體7噴吹到生鐵水的浴面時(shí)，噴槍2前端的位置，取離鐵水包中心水平方向150mm或1500mm、離靜止?fàn)顟B(tài)的浴面高度150mm或2000mm的組合中的4處。添加發(fā)生烴氣體物質(zhì)的生鐵水浴面上的位置，取離鐵水包中心水平方向150mm或1500mm的2處。將這些匯總示于表3。在表2所示的條件下進(jìn)行生鐵水的脫硫處理，調(diào)查脫硫前后生鐵水中的硫含量。將向浴面噴吹焦?fàn)t煤氣或丙烷氣體時(shí)噴槍2的前端位置取表3所示的4處(即A～D)，在向浴面添加重油、煤或都市垃圾干餾物時(shí)，將添加位置取表3所示的2處(即E，F(xiàn))。另外作為比較例，不添加烴氣體進(jìn)行脫硫處理，調(diào)查脫硫處理前后生鐵水中的硫含量。將其結(jié)果示于表4。在向浴面噴吹焦?fàn)t氣體或丙烷氣體時(shí)，越接近鐵水包中心、越接近浴面時(shí)脫硫效果越大。在向浴面添加重油等液體或煤等固體時(shí)，越接近鐵水包中心時(shí)脫硫效果越大。總之，通過使攪拌裝置1的葉片回轉(zhuǎn)，生鐵水在浴表面流向容器5的中心方向，在容器5的中心部流向浴內(nèi)的方向。在將含有烴氣體的氣體7噴吹到接近容器5中心的浴面、或?qū)l(fā)生烴氣體的物質(zhì)添加到接近容器中心的浴面時(shí)，烴氣體實(shí)質(zhì)上覆蓋浴面。結(jié)果促進(jìn)了脫硫反應(yīng)。接著，在脫硫效果最大的添加位置A和E變化烴氣體量，調(diào)查與脫硫速度常數(shù)K的關(guān)系。將其結(jié)果示于圖2。圖2的橫軸是每1噸生鐵水的烴氣體量。即示出了在噴吹含有烴氣體的氣體時(shí)，將氣體中所含的烴氣體量換算成每1噸生鐵水的量、在添加發(fā)生烴氣體的物質(zhì)時(shí)，將發(fā)生的烴氣體量換算成每1噸生鐵水的量而得到的圖?？v軸的脫硫速度常數(shù)K由下列(5)式表示。[S]f脫硫處理后的S含量(wt％)[S]i脫硫處理前的S含量(wt％)tf處理時(shí)間(分)由圖2可知，與含有烴氣體的氣體或發(fā)生烴氣體的物質(zhì)的種類無關(guān)，每1噸生鐵水的烴氣體量在3Nl／分以上時(shí)脫硫速度提高。因而烴氣體量希望對(duì)每1噸生鐵水為3Nl／分以上。此外，對(duì)于向生鐵水浴面噴吹焦?fàn)t煤氣的場合和向生鐵水浴面添加煤的場合，使用氧傳感器測定氣氛氣體中的氧濃度和生鐵水中的氧分壓。將其結(jié)果示于表5。向浴面噴吹焦?fàn)t煤氣和向浴面添加煤時(shí)，氣氛氣體中的氧濃度和生鐵水中的氧分壓同時(shí)比比較例低?？傊?，通過使用烴氣體，能夠使脫硫效率提高，減低生鐵水中殘存的硫。這是因?yàn)?，在生鐵水和脫硫劑的反應(yīng)界面處氧分壓降低，促進(jìn)了脫硫反應(yīng)。在脫硫處理中，不會(huì)發(fā)生生鐵水的飛散和突然沸騰等操作上的問題。另外，雖然這里對(duì)生鐵水的脫硫處理進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不僅適用于生鐵水，而且也能夠適用于熔融鉻鐵等含高碳鐵合金和鋼水、熔融純鐵等的脫硫處理。按照本發(fā)明，能夠在熔融鐵合金的脫硫處理中，達(dá)到脫硫效率提高、低硫鋼等硫含量少的鐵合金的生產(chǎn)率提高、渣發(fā)生量減低和脫硫處理費(fèi)用減低。表1<tablesid="table1"num="001"><table>烴氣體發(fā)生量焦?fàn)t煤氣70vol％丙烷氣體100vol％重油1400Nl／kg煤300Nl／kg廢棄物的干餾物200Nl／kg</table></tables>表2<tablesid="table2"num="002"><table>攪拌裝置形狀4枚葉片回轉(zhuǎn)數(shù)150轉(zhuǎn)／分脫硫劑組成CaO+5wt％CaF2粒度125μm以下添加量每1噸生鐵水7．5kg添加時(shí)間攪拌開始3分鐘生鐵水處理量300t脫硫前的組成C4．0wt％，Sitr，Mn0．20wt％，P0．030～0．050wt％烴氣體的添加方法向浴面噴吹焦?fàn)t煤氣噴吹速度4300Nl／分向浴面噴吹丙烷氣體噴吹速度3000Nl／分向浴面添加重油添加速度2．1kg／分向浴面添加煤添加速度10kg／分向浴面添加都市垃圾的干餾物添加速度15kg／分</table></tables>表3<tablesid="table3"num="003"><table>烴氣體的添加方法添加的位置A含有烴氣體的氣體向浴面噴吹由離容器中心水平方向150mm，離靜止?fàn)顟B(tài)的浴面高度150mm的位置噴吹B含有烴氣體的氣體向浴面噴吹由離容器中心水平方向1500mm，離靜止?fàn)顟B(tài)的浴面高度150mm的位置噴吹C含有烴氣體的氣體向浴面噴吹由離容器中心水平方向150mm，離靜止?fàn)顟B(tài)的浴面高度2000mm的位置噴吹D含有烴氣體的氣體向浴面噴吹由離容器中心水平方向1500mm。離靜止?fàn)顟B(tài)的浴面高度2000mm的位置噴吹E發(fā)生烴氣體的物質(zhì)向浴面添加由離容器中心水平方向150mm的浴面添加F發(fā)生烴氣體的物質(zhì)向浴面添加由離容器中心水平方向1500mm的浴面添加</table></tables>表4<tablesid="table4"num="004"><table>烴氣體的添加方法添加位置脫硫開始時(shí)的生鐵水溫度(℃)脫硫終了時(shí)的生鐵水溫度(℃)脫硫前生鐵水中的硫含量(wt％)脫硫后生鐵水中的硫含量(wt％)備考焦?fàn)t煤氣浴面噴吹A(chǔ)135113180．0300．0019本發(fā)明例B135313110．0300．0038本發(fā)明例C134813140．0300．0058本發(fā)明例D135513160．0310．0062本發(fā)明例丙烷氣體浴面噴吹A(chǔ)134913190．0310．0021本發(fā)明例B135213160．0310．0040本發(fā)明例C134813210．0300．0061本發(fā)明例D134913120．0210．0066本發(fā)明例重油浴面添加E135513170．0330．0020本發(fā)明例F135213130．0320．0036本發(fā)明例煤浴面添加E135313100．0320．0022本發(fā)明例F135213160．0300．0041本發(fā)明例都市垃圾的干餾物浴面添加E134813210．0300．0019本發(fā)明例F134913200．0310．0045本發(fā)明例不添加烴氣體-135013150．0290．0070比較例</table></tables>表5<tablesid="table5"num="005"><table>烴氣體的添加方法添加位置氣氛氣體中的氧濃度(vol％)生鐵水中的氧分壓(logPo2)備考焦?fàn)t煤氣浴面噴吹A(chǔ)3～5-18．2本發(fā)明例煤浴面添加E6～9-17．5本發(fā)明例不添加烴氣體-15～20-16比較例</table></tables>權(quán)利要求1．一種熔融鐵合金的脫硫方法，該熔融鐵合金的脫硫方法中，其特征在于，從保持在容器內(nèi)的熔融鐵合金的浴面上向上述熔融鐵合金投入脫硫劑的同時(shí)，對(duì)上述熔融鐵合金進(jìn)行攪拌，向上述熔融鐵合金的浴面噴吹含有烴氣體的氣體，或者向上述熔融鐵合金的浴面添加發(fā)生烴氣體的物質(zhì)。2．權(quán)利要求1所述的熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，以換算成烴氣體量為每1噸上述熔融鐵合金3Nl／分以上的數(shù)量噴吹上述含有烴氣體的氣體。3．權(quán)利要求1或2所述的熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，上述含有烴氣體的氣體是焦?fàn)t煤氣。4．權(quán)利要求1所述的熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，發(fā)生上述烴氣體的物質(zhì)是重油或煤。5．權(quán)利要求1所述的熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，發(fā)生上述烴氣體的物質(zhì)是以由廢棄物的熱處理或干餾處理制造的碳作為主體的物質(zhì)。6．權(quán)利要求1、4或5所述的熔融鐵合金的脫硫方法，其特征在于，以換算成烴氣體量為每1噸上述熔融鐵合金發(fā)生3Nl／分以上的上述烴氣體的數(shù)量添加發(fā)生上述烴氣體的物質(zhì)。全文摘要提供一種脫硫效率高的熔融鐵合金的脫硫方法,在熔融鐵合金的脫硫處理中,在向熔融鐵合金投入脫硫劑進(jìn)行攪拌的同時(shí),向浴面噴吹含有烴氣體的氣體,或者向浴面添加發(fā)生烴氣體的物質(zhì)。文檔編號(hào)C21C1/02GK1279294SQ0010638公開日2001年1月10日申請(qǐng)日期2000年7月5日優(yōu)先權(quán)日1999年7月5日發(fā)明者菊池直樹,竹內(nèi)秀次,杉澤元達(dá),小倉滋申請(qǐng)人:川崎制鐵株式會(huì)社